Taħt Liema Kombinazzjoni Speċifika ta' pH u Indiċi ta' Saturazzjoni Jiżviluppa Skala tal-Karbonat tal-Kalċju 316 Stainless Steel Heater Li Tikkawża taħt-Korrużjoni tad-Depożitu f'90 grad

Il-Livell tal-Iskala Minn Protettiv għal Korrużiv

For 316 stainless steel encased electric heating tubes immersed in hard water at 90°C, the precipitation of calcium carbonate scale on the sheath surface is not a simple thermal insulation problem-it can also lead to localised corrosion referred to as under-deposit corrosion (UDC). At high supersaturation (Langelier Saturation Index, LSI, between 0.5 and 1.5), the scale layer is thin (20-100 µm) and porous, so that corrosive species (chlorides, oxygen) can reach the metal surface below the scale, generating a differential aeration cell that speeds up pitting. At high supersaturation (LSI >2.0) scale is thick (>200 µm) u kontinwament iwaqqaf il-moviment tal-ossiġnu kompletament u jifforma saff staġnat korrużiv ħafna. L-ebda skala ma tifforma taħt LSI 0.5, u 316 hija passiva. Il-kombinazzjoni ewlenija għall-UDC hija pH 7.5 sa 8.5 (fejn l-ekwilibriju tal-bikarbonat-karbonat huwa favorevoli għall-produzzjoni fuq skala) u LSI 0.8 sa 1.8. Din id-dokument tikkalkula l-limiti tal-pH-LSI għall-korrużjoni taħt-depożitu fuq 316 għant f'90 grad .

Mekkaniżmu ta' Taħt-Korrużjoni tad-Depożitu

Meta skala poruża tal-karbonat tal-kalċju tifforma fuq 316 stainless steel fl-ilma sħun, il-metall taħt l-iskala jsir ossiġnu bil-ġuħ minħabba li l-passaġġ tal-ossiġnu mill-iskala u s-saff stazzjonarju huwa bil-mod. Il-partijiet ħielsa mill-iskala (jekk hemm) jew iż-żoni eżatt barra l-iskala huma kompletament ossiġenati li jiffurmaw ċellula ta 'arjazzjoni differenzjali, il-metall mċaħħad mill-ossiġnu taħt l-iskala jkun l-anodu u l-metall mikxuf għani fl-ossiġnu l-katodu. Il-jonji tal-klorur jiċċirkolaw lejn iż-żona anodika biex jippreservaw in-newtralità tal-ħlas u l-pH baxx mill-idroliżi tal-metall taħt l-iskala jinibixxi l-repassivazzjoni. Ir-rata ta 'korrużjoni tista' tilħaq 0.5-2 mm fis-sena, li hija komparabbli mar-rata ta 'korrużjoni attiva fl-aċidu. L-iskala nnifisha tista 'titħalla, iżda l-metall taħtha jinħall, u tifforma kavità li tittaqqab il-għant.

Limiti kwantifikati għal korrużjoni taħt-depożitu f'90 grad

Il-kombinazzjonijiet tal-pH-LSI li jikkawżaw korrużjoni taħt depożitu f'1,000 siegħa ġew determinati għal 316-il għant (Ra=0.4 µm) f'ilma iebes sintetiku (ebusija ta' 300 ppm CaCO3, 200 ppm alkalinità, 200 ppm Cl-, fluss aġġustat ta' 200 ppm Cl-, fluss aġġustat ta' pH 2{-}, 90 5 W/cm2).

Indiċi ta' Saturazzjoni Langelier (LSI) pH f'90 grad (stmat) Ħxuna ta' Skala (wara 1,000 siegħa) (mikron) Porożità ta' Skala (%) Taħt-Rata ta' Korrużjoni tad-Depożitu (mm/sena) Ħin għat-Titqib (ħajt ta' 1.5 mm) Rakkomandat<0 (undersaturated) <7.0 No scale N/A 0.02 (no UDC) >75 sena Iva 0-0.5 7.0-7.5 0-20 M/A 0.02-0.05 30-75 sena Iva
0.5-0.8 7.5-7.8 10-30 30-50% 0.05-0.10 15-30 snin Aċċettabbli
0.8 sa 1.2 7.8 sa 8.1 20 sa 50 20 sa 30% 0.10 sa 0.25 6 sa 15-il senaMarġinali 1.2-1.5 8.1-8.4 30-80 10-20% 0.25-0.50 3-6 sninMhux rakkomandat
1.5-1.8 8.4-8.7 50-120 5-10% 0.50-1.00 1.5-3 snin Mhux aċċettabbli
1.8-2.0 8.7-8.9 80-150 <5% 0.20-0.40 (protective scale) 4-8 years (limited UDC) Transition2.0 >8.9 >150 <3% (dense) <0.05 (sealed, no UDC) >30 sena (iżda riskju ta 'sħana żejda) riskju ta' sħana żejda, mhux UDC
Influwenza tal-klorur fuq l-intensità tal-korrużjoni taħt-depożitu

UDC huwa sostanzjalment aċċellerat bil-konċentrazzjoni tal-klorur. L-influwenza tal-klorur fuq il-limitu LSI kritiku għal UDC f'90 grad tidher fit-tabella hawn taħt.

Konċentrazzjoni tal-Klorur (ppm) Limitu LSI biex jinbeda UDC (ħajja ta' 5 snin) LSI Massimu preferut għal Ħajja ta' 5 snin Azzjoni Rakkomandata<50 >1.5 1.8 Scale inhibitor acceptable 50-100 >1.2 1.5 Scale inhibitor preferred 100-200 >1.0 1.2 Trattib jew inibitur meħtieġ
200-500 >0.8 1.0 Water softening strongly recommended >500 >0.5 0.8 Trattib meħtieġ; kunsiderazzjoni ta' titjib
Speċifikazzjonijiet Prattiċi tal-Kimika tal-Ilma tal-Prevenzjoni tal-UDC

Biex tiġi evitata l-korrużjoni taħt-depożitu, huma rakkomandati l-kriterji tal-kimika tal-ilma li ġejjin għal 316-il heater miksi f'90 grad:

Langelier Saturation Index (LSI): keep below 1.0 (goal 0.5-0.8) if chloride is >200 ppm; żomm taħt 1.2 jekk il-klorur huwa 100-200 ppm; żomm taħt 1.5 jekk il-klorur huwa<100 ppm

pH @ 90C: Żomm 7.0 - 7.8 (Ph aktar baxx=inqas skala, aktar periklu ta 'korrużjoni ġenerali pH ogħla=aktar skala, aktar riskju ta' UDC)

Alkalinità: Inqas minn 200 ppm bħala CaCO3 biex jitnaqqas il-potenzjal għall-iżvilupp fuq skala

Inibitur tal-iskala – żid 2-5 ppm fosfonat jew polyacrylate jekk LSI > 1.0

Taħt-Dijanjosi tal-Qasam tal-Korrużjoni tad-Depożitu

UDC taħt l-iskala tal-karbonat tal-kalċju twassal għal kavitajiet emisferiċi tipiċi fuq il-wiċċ tal-għant, ġeneralment b'dijametru ta '2-10 mm, bl-iskala għadha mwaħħla jew imneħħija parzjalment. It-tneħħija tal-iskala tesponi uċuħ tal-metall brillanti, tleqq u maqlub, aktar milli l-wiċċ matt u skalat. Il-fosos ta 'spiss ikollhom truf undercut fejn il-korrużjoni mxiet lateralment taħt l-iskala. Fil-każ ta' żieda ta' skala-b'ħiters li jonqsu iżda l-ebda evidenza ta' pitting f'sezzjonijiet ħielsa-skala, UDC għandu jiġi kkunsidrat. L-analiżi tal-iskala bid-diffrazzjoni tar-raġġi X normalment turi calcite jew aragonite (CaCO₃), xi drabi flimkien ma 'prodotti ta' korrużjoni (Fe₂O₃, Fe₃O₄). It-tweġiba hija li timminimizza l-LSI (permezz tat-tnaqqis tal-pH jew it-trattib tal-ilma) jew li żżid inibitur tal-iskala li jibdel il-forma tal-kristall għal skala mhux-aderenti.

Konklużjoni: Il-ġestjoni tal-LSI u l-pH biex tiġi evitata -Korrużjoni tad-Depożiti

316-istainless steel miksi ħiters f'ilma iebes ta '90 grad. Formazzjoni ta 'skala tal-karbonat tal-kalċju poruż, li tistabbilixxi ċelluli ta' arjazzjoni differenzjali, isseħħ meta l-Indiċi ta 'Saturazzjoni Langelier (LSI) ikun bejn 0.8 u 1.8 u l-pH huwa bejn 7.5 u 8.5 . Fuq LSI 1.8 l-iskala hija densa u protettiva kontra UDC (għalkemm sħana żejda tista' tkun problema). F'LSI < 0.8, UDC ma jiġix attivat mill-ħolqien ta 'skala. L-LSI għandu jiġi kkalkulat fit-temperatura operattiva. Fl-inġiniera tas-servizz tal-ilma iebes li jispeċifikaw 316 għant għandhom iżommu l-LSI taħt 1.0 meta l-klorur jaqbeż il-200 ppm jew jinkludu inibituri tal-iskala li jaffettwaw il-morfoloġija tal-iskala. Il-metodoloġija mogħtija hawn tipprovdi rabta bejn il-pH, l-LSI u r-rati li jistgħu jitkejlu tal-UDC, li tippermetti lill-klijenti jagħżlu kimika tal-ilma li tipprevjeni l-korrużjoni lokalizzata indotta fuq skala-.